高可控GaN基納米線及其異質核殼結構的生長與性能研究

《高可控GaN基納米線及其異質核殼結構的生長與性能研究》是依託華南師範大學，由李述體擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高可控GaN基納米線及其異質核殼結構的生長與性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李述體
• 依託單位：華南師範大學

項目摘要

GaN材料具有諸多優良性質，使其在納米器件套用方面有著獨特的優勢。製備出性能優良、尺寸和密度可控的GaN基納米線是研製高性能納米器件的關鍵。本項目採用濕法化學刻蝕技術，利用GaN材料在矽不同晶面的異向外延特性，提出一種免催化劑在圖形Si襯底上生長GaN基納米線的方法。在此基礎上，開展GaN基納米線光泵浦雷射特性研究，以及GaN基納米敏感器件回響性能的影響因素及機理研究。該製備方法在保證晶體質量的前提下，可實現對納米線生長尺寸、密度、摻雜、結構等的高可控性，並利於生長界面陡峭的異質結核殼結構，從物理特性和化學特性同時實現GaN基納米線的調控。項目還將研究壓電效應對GaN基納米線體系中載流子的產生和輸運特性的調控機理，揭示載流子濃度和遷移率對GaN基納米線敏感器件回響特性作用機理，發現GaN納米線的潛在套用性能。

結題摘要

GaN納米材料具有諸多優良性質，使其在納米器件套用方面有著獨特的優勢。製備出性能優良、尺寸和密度可控的GaN基納米線是研製高性能納米器件的關鍵。本項目採用濕法化學刻蝕技術，利用GaN材料在矽不同晶面的異向外延特性，實現了空間密度、尺寸、摻雜、結構等高度可控的GaN基納米線製備，並生長出界面陡峭的異質結核殼結構，從物理特性和化學特性同時實現GaN基納米線的調控。在此基礎上，項目深入開展了GaN基納米線性能研究，並研製了GaN基納米器件。研究表明， GaN基納米線具有良好的光學性能和電學性能，InGaN/GaN量子阱核殼結構在較低閾值下實現了光泵浦雷射發射；製備了AlGaN/GaN核殼結構，實現了AlGaN/GaN二維電子氣，深入研究了壓電效應對二維電子氣傳輸的影響機制，表明壓電效應能有效提升二維電子氣濃度，並理論研究了壓電效應對二維電子氣的影響機理，研製出基於單根AlGaN/GaN納米線的高電子遷移率電晶體；製備了GaN納米線同質結髮光二極體，並深入研究了壓電效應對同質結髮光二機管的影響，表明壓電效應由於能有效降低勢壘高度，並實現空穴載流子在界面的聚集，從而明顯提升了同質結髮光二極體的發光效率；製備出了較高性能的GaN單根納米線紫外探測器，實現了Si/GaN納米線的紫外和近紅外自驅動探測，並研製出GaN納米線集成陣列紫外探測器。通過項目的實施，在Advanced Materials（IF=21.950）、Nano Lett（IF=12.080）、Nano Energy（IF=13.120）、ACS applied materials & interfaces（IF=8.097）、ACS photonics（IF=6.880）等國際權威刊物發表SCI收錄論文13篇，授權發明專利4件，受理髮明專利6件，培養研究生10名。